CN107540393A

CN107540393A - 一种耐火胶泥

Info

Publication number: CN107540393A
Application number: CN201710737654.6A
Authority: CN
Inventors: 胡宏平
Original assignee: Zhejiang Keyi Fireproof Material Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Keyi Fireproof Material Co Ltd
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种耐火胶泥。一种耐火胶泥，包括以下重量份的原料：环氧树脂15~25份、高铝矾土50~60份、固化剂16~20份、硅酸盐水泥120~150份、石英粉30~50份、蓝晶石10~15份、水10~15份、三聚磷酸铝15~18份、氧化钇10~15份、三氧化二铁粉2~5份、碳化硅粉末20~35份、石墨粉1~5份、氧化铈1~3份、滑石粉1~5份、消泡剂5~10份。本发明具有耐高温能力强，抗热震性性强，同时具有较好的浸润性和较强的粘接力，可以满足目前的工业生产需要。

Description

一种耐火胶泥

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种耐火胶泥。

背景技术

胶泥是由以各种原料配成的粉料和粘结剂溶液组成的。主要用于陶瓷，耐火材料等各种窑炉的砌泥，窑车、窑具和耐火元件的涂层或粘接。当用作砌泥时，其质量优劣对窑炉砌体的整体性、气密性、尺寸调整和窑的寿命都有重要的影响。当作为涂料或元件粘接，其质量对保护层或粘结层是否能使底层和粘接件发挥其应有的效用和延长使用寿命有密切的关系。至今，我国多数窑炉砌筑用的砌泥材料昔遍使用的仍是由耐火泥加水调成的泥浆，其最大缺点是粘结强度小，泥条收缩较大，因而炉衬的整体性、气密性差，也易走形。

胶泥在使用时一般用瓦刀、抹子等工具手工操作。因此胶泥应具有良好的施工性能。此外胶泥在使用过程中要受到高温等一系列的物化作用。耐火胶泥应能满足以下要求：1.必须具备较好的可塑性、流动性，便于操作2.对砖材和粘接件，底材有较好的浸润性和较强的粘接力，从常温到高温反复使用能牢固结合成一体，不开裂，3.耐高温，在高温下长期使用不流淌4.最好能产生微小膨胀而且基本不收缩。

因此目前需要一种耐高温能力强，抗热震性性强，流动性和粘结能力优秀的耐火胶泥。

发明内容

一种耐火胶泥，包括以下重量份的原料：

环氧树脂15~25份、高铝矾土50~60份、固化剂16~20份、硅酸盐水泥120~150份、石英粉30~50份、蓝晶石10~15份、水10~15份、三聚磷酸铝15~18份、氧化钇10~15份、三氧化二铁粉2~5份、碳化硅粉末20~35份、石墨粉1~5份、氧化铈1~3份、滑石粉1~5份、消泡剂5~10份。

首先本发明采用了环氧树脂和高铝矾土共用的方案，在其中加入了氧化钇和氧化铈可以提高胶泥的机械性能，而且加入了碳化硅，碳化硅可以分散在本发明中提高本发明的耐火能力，此外本发明还使用了蓝晶石，蓝晶石在本发明中可以增强本发明的化学腐蚀性能和热震机械强度以及耐高温能力，而且作为高温膨胀剂，在高温膨胀之后不会收缩，使产品在高温下不收缩和剥落，提高了本发明的粘结能力。

另外本发明中加入了少量的石墨粉，在增加产品流动性的同时配合碳化硅粉可以进一步增强本发明的耐热能力，配合三聚磷酸铝可以保证胶泥结构在高温状态下的稳定，提高本发明的耐热性和抗热震能力。

作为优选，所述的环氧树脂经过以下处理：将150~200重量份环氧树脂、20~30重量份的苯并嘧啶20~30重量份海岛型增韧剂进行水浴加热，水浴温度为50~60℃，搅拌后加入消泡剂，继续搅拌30~40min，继续搅拌10~15min，然后进行真空除气，真空度为0.05MPa。

本发明在环氧树脂中加入了苯并嘧啶进行改性有助提高树脂的耐热能力，在本发明中的环氧树脂在固化时不会有小分子产生，使树脂固化后结构致密，而利用海岛型增韧剂可以抑制树脂上裂纹的产生和扩散，从而提高产品的韧性和机械强度，而且还可以使得固化物的交联度高，有效传递载荷从而进一步提高本发明的机械强度和抗热震能力。

同时在环氧树脂中加入了消泡剂同时采用了真空消泡的方案，减少了在混合时产生的气泡，维持树脂的结构稳定，从而提高了本发明的耐高温能力及机械强度。

作为优选，在所述的搅拌过程中搅拌时的转速为1300~1400rpm，搅拌时间为20~30min。

作为优选，所述的消泡剂采用以下方法制备：在反应器中加入70~80重量份的含氢聚硅氧烷、25~30重量份的丙二醇醚、100~150重量份的汽油溶剂和20~30重量份的0.3%盐酸，搅拌，缓慢加热至100~105℃，保温8~9h。当恒温反应至氢气不再逸出时,加氢氧化钠直至pH为7~8,经抽滤及减压蒸馏除去残余的催化剂和汽油溶剂,然后加入2~5重量份的硅油。

聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速、抑泡时间长和安全无毒等特点，但它难溶于水，耐高温能力较差，聚醚类消泡剂水溶性好，耐高温、耐强碱性强，但其消泡速度和抑泡时间都不甚理想。本发明通过缩合反应在聚硅氧烷链上引入聚醚链，这种聚醚改性硅油类共聚物可改善溶解性，提高消泡效力，使之不仅兼有原两类消泡剂的优点，而且还具有诸如逆溶解性强、自乳性好、化学稳定性和热稳定性高等优点，有效提高了本发明的机械性能和耐热能力。

作为优选，所述的固化剂采用以下方法合成：取2~3重量份的异佛尔酮二胺和10~20重量份间苯二甲胺、5~7重量份已二胺混合，升温至90~95℃，保温10~15min，加入8~10重量份的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，继续保温30~40min，然后待混合物完全熔化，然后升温至200~210℃，反应2~3h，冷却后抽滤。

本发明通过使用多元胺类固化剂加大环氧树脂的固化效率，而通过添加三羟甲基丙烷三缩水甘油醚可以提高环氧树脂固化后的结构强度，因为其可以加强各组分之间的相容性，使各组分在固话时不发生分离情况，从而提高产品的强度和耐热震性。

作为优选，所述的三氧化二铁粉为纳米Fe₂O₃粉。

作为优选，所述的纳米Fe₂O₃粉采用以下方法处理：将纳米Fe₂O₃放入水中，进行超声处理5~10min，再加入六偏磷酸钠，继续进行超声处理5~10min，然后过滤，沉淀用甲苯洗涤3~4次，干燥，得到处理后的纳米Fe₂O₃。

本发明采用了纳米Fe₂O₃粉末，可以加强纳米Fe₂O₃粉末在材料中的分散性，同时本发明还使用了氧化钇粉末，氧化钇粉末可以加强三氧化二铁的分散性，同时提高产品的抗热震性和耐高温能力，同时加入纳米Fe₂O₃粉末可以加强本发明的抗热震能力。

作为优选，所述的碳化硅采用以下步骤制备：将焦炭进行球磨后过筛，选取50~100微米之间的焦炭粉末，将焦炭与石英砂混合，得到混合物，将所述的混合物放入微波烧结炉内，进行微波烧结。

作为优选，所述的微波烧结升温速率为40~45℃/min，烧结温度为1400~1600℃。

由于石英砂包裹住焦炭发生反应，因此焦炭的粒度大小直接决定碳化硅的粒度大小，总体而言焦炭的粒度越小，生产的碳化硅粒度越小，碳化硅的粒度小，而且在这个反应温度下有碳化硅晶须产生，晶体细密和晶须都有助于碳化硅的晶须的连结，有助于提高碳化硅的强度和韧性，从而提高本发明的机械强度。

本发明通过微波烧结制取碳化硅，首先微波烧结是是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法，传统加热和微波加热不同，不同加热方式导致不同的反应进程。在传统加热中，反应物通过热辐射和传导加热，反应物外部温度高于内部，反应首先从外部开始，生成的CO会挥发掉，不利于CO分压的提高和SiC晶须的合成。在微波加热中，反应物内部温度较高，反应首先从内部开始，有利于CO积累，同时，微波加热升温速率快，能在较短时间内生成大量SiO和CO，有利于增大气体分压，促进气-气反应的进行和SiC晶须生成。因此，采用微波加热可望显著提高晶须的产率，同时避免采用金属催化剂而引入杂质，同时反应速度快可以减少反应时间，提高效率降低成本。

本发明的有益效果在于（1）本发明具备较好的可塑性、流动性，便于操作（2）本发明有较好的浸润性和较强的粘接力，（3）本发明具有较好的抗热震性，（4）本发明具有较好的耐高温能力。

具体实施方式

一种耐火胶泥，包括以下重量份的原料：

环氧树脂20份、高铝矾土55份、固化剂18份、硅酸盐水泥130份、石英粉40份、蓝晶石12份、水12份、三聚磷酸铝16份、氧化钇13份、纳米Fe₂O₃粉2份、碳化硅粉末30份、石墨粉3份、氧化铈1份、滑石粉2份、消泡剂8份。

其中，所述的环氧树脂经过以下处理：将150重量份环氧树脂、20重量份的苯并嘧啶20重量份海岛型增韧剂进行水浴加热，水浴温度为50℃，搅拌后加入消泡剂，继续搅拌30min，继续搅拌10min，然后进行真空除气，真空度为0.05MPa。

其中，在所述的搅拌过程中搅拌时的转速为1300rpm，搅拌时间为20min。

其中，所述的消泡剂采用以下方法制备：在反应器中加入70重量份的含氢聚硅氧烷、25重量份的丙二醇醚、100重量份的汽油溶剂和20重量份的0.3%盐酸，搅拌，缓慢加热至100℃，保温8h。当恒温反应至氢气不再逸出时,加氢氧化钠直至pH为7,经抽滤及减压蒸馏除去残余的催化剂和汽油溶剂,然后加入2重量份的硅油。

其中，所述的固化剂采用以下方法合成：取2重量份的异佛尔酮二胺和10重量份间苯二甲胺、5重量份已二胺混合，升温至90℃，保温10min，加入8重量份的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，继续保温30min，然后待混合物完全熔化，然后升温至200℃，反应2h，冷却后抽滤。

其中，所述的纳米Fe₂O₃粉采用以下方法处理：将纳米Fe₂O₃放入水中，进行超声处理5min，再加入六偏磷酸钠，继续进行超声处理5min，然后过滤，沉淀用甲苯洗涤3次，干燥，得到处理后的纳米Fe₂O₃。

其中，所述的碳化硅采用以下步骤制备：将焦炭进行预处理后，将经过预处理的焦炭与石英砂混合，得到混合物，将所述的混合物放入微波烧结炉内，进行微波烧结。

其中，所述的微波烧结升温速率为40℃/min，烧结温度为1400℃。

实施例2

一种耐火胶泥，包括以下重量份的原料：

环氧树脂25份、高铝矾土60份、固化剂20份、硅酸盐水泥150份、石英粉50份、蓝晶石15份、水15份、三聚磷酸铝18份、氧化钇15份、纳米Fe₂O₃粉5份、碳化硅粉末35份、石墨粉5份、氧化铈3份、滑石粉5份、消泡剂10份。

实施例3

一种耐火胶泥，包括以下重量份的原料：

环氧树脂15份、高铝矾土50份、固化剂16份、硅酸盐水泥120份、石英粉30份、蓝晶石10份、水10份、三聚磷酸铝15份、氧化钇10份、纳米Fe₂O₃粉2份、碳化硅粉末20份、石墨粉1份、氧化铈1份、滑石粉1份、消泡剂5份。

对本发明优选实施例3进行检测，耐火度为1790摄氏度。在1450摄氏度处理3小时后烧后线变化（%）为0.2。

对于抗热震性的检测，本发明将优选实施例3的材料经过1450摄氏度3小时处理测其抗折强度，抗折强度为11.72MPa然后在1100摄氏度保温20min后再20摄氏度冷水中急冷，反复进行10次，抗折强度为5.4MPa，本发明具有较好的抗热震性。

Claims

1.一种耐火胶泥，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的一种耐火胶泥，其特征在于，所述的环氧树脂经过以下处理：将150~200重量份环氧树脂、20~30重量份的苯并嘧啶20~30重量份海岛型增韧剂进行水浴加热，水浴温度为50~60℃，搅拌后加入消泡剂，继续搅拌30~40min，继续搅拌10~15min，然后进行真空除气，真空度为0.05MPa。

3.根据权利要求2所述的一种耐火胶泥，其特征在于：在所述的搅拌过程中搅拌时的转速为1300~1400rpm，搅拌时间为20~30min。

4.根据权利要求1或2所述的一种耐火胶泥，其特征在于：所述的消泡剂采用以下方法制备：在反应器中加入70~80重量份的含氢聚硅氧烷、25~30重量份的丙二醇醚、100~150重量份的汽油溶剂和20~30重量份的0.3%盐酸，搅拌，缓慢加热至100~105℃，保温8~9h，当恒温反应至氢气不再逸出时,加氢氧化钠直至pH为7~8,经抽滤及减压蒸馏除去残余的催化剂和汽油溶剂,然后加入2~5重量份的硅油。

5.根据权利要求1所述的一种耐火胶泥，其特征在于，所述的固化剂采用以下方法合成：取2~3重量份的异佛尔酮二胺和10~20重量份间苯二甲胺、5~7重量份已二胺混合，升温至90~95℃，保温10~15min，加入8~10重量份的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，继续保温30~40min，然后待混合物完全熔化，然后升温至200~210℃，反应2~3h，冷却后抽滤。

6.根据权利要求1所述的一种耐火胶泥，其特征在于：所述的三氧化二铁粉为纳米Fe₂O₃粉。

7.根据权利要求6所述的一种耐火胶泥，其特征在于：所述的纳米Fe₂O₃粉采用以下方法处理：将纳米Fe₂O₃放入水中，进行超声处理5~10min，再加入六偏磷酸钠，继续进行超声处理5~10min，然后过滤，沉淀用甲苯洗涤3~4次，干燥，得到处理后的纳米Fe₂O₃。

8.根据权利要求1所述的一种耐火胶泥，其特征在于，所述的碳化硅采用以下步骤制备：将焦炭进行预处理后，将经过预处理的焦炭与石英砂混合，得到混合物，将所述的混合物放入微波烧结炉内，进行微波烧结。

9.根据权利要求8所述的一种耐火胶泥，其特征在于：所述的微波烧结升温速率为40~45℃/min，烧结温度为1400~1600℃。